第七章模拟信号运算电路演示文稿

第七章模拟信号运算电路演示文稿目前一页\总数三十六页\编于二十二点优选第七章模拟信号运算电路目前二页\总数三十六页\编于二十二点7.1理想运放的概念一、理想运放的技术指标开环差模电压增益Aod=∞；输出电阻ro=0；共模抑制比KCMR=∞；差模输入电阻

rid=∞；UIO=0、IIO=0、UIO=IIO=0；输入偏置电流IIB=0；-3dB带宽fH=∞，等等。目前三页\总数三十六页\编于二十二点二、理想运放工作在线性区时的特点输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即+Aod集成运放的电压和电流目前四页\总数三十六页\编于二十二点2.理想运放的输入电流等于零由于rid=∞，两个输入端均没有电流，即——“虚断”理想运放工作在线性区特点：1.理想运放的差模输入电压等于零即——“虚短”目前五页\总数三十六页\编于二十二点三、理想运放工作在非线性区时的特点传输特性集成运放的传输特性实际特性非线性区非线性区线性区uOu+-u-O目前六页\总数三十六页\编于二十二点理想运放工作在非线性区特点：当u+>u-

时，uO=+UOPP当u+<u-时,uO=-

UOPP

1.uO

的值只有两种可能在非线性区内，(u+

-

u-)可能很大，即u+≠u-。“虚地”不存在2.理想运放的输入电流等于零目前七页\总数三十六页\编于二十二点实际运放Aod≠∞，当u+与u-

差值比较小时，仍有Aod(u+

-

u-

)〈UOPP，运放工作在线性区。例如：F007的Uopp=±14V，Aod

2×105

，线性区内输入电压范围uOu+-u-O实际特性非线性区非线性区线性区但线性区范围很小。集成运放的传输特性目前八页\总数三十六页\编于二十二点-例:判断运放电路是否存在虚短--目前九页\总数三十六页\编于二十二点7.2比例运算电路一R2=R1//RF由于“虚断”，i+=0，u+=0；由于“虚短”，u-=u+=0——“虚地”由iI=iF

，得反相比例运算电路由于反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为Rif=R1当R1＝RF时，Auf=-1——单位增益倒相器目前十页\总数三十六页\编于二十二点二、同相比例运算电路R2=R1//RF根据“虚短”和“虚断”的特点，可知i+=i-=0；又u-

=u+=uＩ得：由于该电路为电压串联负反馈，所以输入电阻很高；输出电阻很低。uI目前十一页\总数三十六页\编于二十二点当RF=0或R1=时，Auf=1——电压跟随器uIu-目前十二页\总数三十六页\编于二十二点三、差分比例运算电路在理想条件下，由于“虚断”，i+=i-=0由于“虚短”，u+=u-

，所以：电压放大倍数差模输入电阻Rif=2R1目前十三页\总数三十六页\编于二十二点三种比例运算电路之比较反相输入同相输入差分输入电路组成要求R2=R1//RF要求R2=R1//RF要求R1=R1′RF=RF′电压放大倍数uO与uI

反相，可大于、小于或等于1uO与uI

同相，放大倍数可大于或等于1RifRif=R1不高Rif=(1+Aod)Rid高Rif=2R1不高Ro低低低性能特点实现反相比例运算；电压并联负反馈；“虚地”实现同相比例运算；电压串联负反馈；“虚短”但不“虚地”实现差分比例运算(减法)“虚短”但不“虚地”目前十四页\总数三十六页\编于二十二点四、比例电路应用实例三运放数据放大器原理图uI1uI2两个放大级。结构对称的A1、A2

组成第一级，互相抵消漂移和失调。

A3

组成差分放大级，将差分输入转换为单端输出。目前十五页\总数三十六页\编于二十二点目前十六页\总数三十六页\编于二十二点由同相比例运放的电压放大倍数公式，得则同理所以

则第一级电压放大倍数为：改变R1，即可调节放大倍数。

R1开路时，得到单位增益。目前十七页\总数三十六页\编于二十二点A3

为差分比例放大电路。当R4=R5，R6=R7时，得第二级的电压放大倍数为所以总的电压放大倍数为目前十八页\总数三十六页\编于二十二点例１：求输入输出关系思考目前十九页\总数三十六页\编于二十二点例２：求输入输出关系目前二十页\总数三十六页\编于二十二点Ｔ型反馈网络比例电路例３：求（１）输入电阻；（２）输入输出关系思考i1i2i3i4目前二十一页\总数三十六页\编于二十二点例：求电路的输入输出关系uI1uI2uO1目前二十二页\总数三十六页\编于二十二点7.3求和电路求和电路的输出量反映多个模拟输入量相加的结果。一、反相输入求和电路由于“虚断”，i-=0所以：i1+i2+i3=iF又因“虚地”，u-

=0所以：当R1=R2=R3=R时，目前二十三页\总数三十六页\编于二十二点二、同相输入求和电路由于“虚断”，i+

=0，所以：解得：其中：由于“虚短”，u+=u-目前二十四页\总数三十六页\编于二十二点例：用集成运放实现以下运算关系解：目前二十五页\总数三十六页\编于二十二点比较得：选RF1=20k，得：R1=100k，R3=15.4k；选RF2=100k，得：R4=100k，R2=10k。目前二十六页\总数三十六页\编于二十二点例：单运放的加减运算电路R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6目前二十七页\总数三十六页\编于二十二点R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6目前二十八页\总数三十六页\编于二十二点7.4积分和微分电路一、积分电路由于“虚地”，u-

=0，故uO=-uC又由于“虚断”，iI=iC

，故uI

=iIR=iCR得：τ=RC——积分时间常数目前二十九页\总数三十六页\编于二十二点积分电路的输入、输出波形(1)输入电压为矩形波t0t1tuIOtuOOUI当t≤

t0

时，uI=0，uO=0；

当t0<t≤t1

时，uI=UI=常数，

当t>t1时，uI=0，uo保持t=t1时的输出电压值不变。即输出电压随时间而向负方向直线增长。目前三十页\总数三十六页\编于二十二点例：积分电路输入矩形波，电容两端存在初始电压，画出输出波形tui0tuo0目前三十一页\总数三十六页\编于二十二点(2)输入电压为正弦波tuOO可见，输出电压的相位比输入电压的相位领先90

。因此，此时积分电路的作用是移相。tuIOUm目前三十二页\总数三十六页\编于二十二点二、微分电路

基本微分电路由于“虚断”，i-

=0，故iC

=iR又由于“虚地”，u+

=u-=0

，故可见，输出电压正比于输入电压对时间的微分。微分电路的作用：实现波形变换。目前三十三页\总数三十六页\编于二十二点7.5对数和指数电路一、对数电路由二极管方程知当uD

UT

时